Un equipo de la Max Planck Society identificó en nubes cálidas una estructura interna casi imperceptible que podría ayudar a explicar cómo comienza la lluvia en formaciones que no contienen cristales de hielo, una de las preguntas abiertas de la ciencia atmosférica. El estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los investigadores detectaron que, dentro de estas nubes, las gotas de agua no están repartidas de manera uniforme. En cambio, tienden a concentrarse en sectores muy pequeños, de alrededor de un metro o incluso menos. En esos puntos, las partículas quedan más cerca entre sí y aumentan las posibilidades de choque.
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Ese detalle resulta clave porque en las nubes cálidas, compuestas solo por diminutas gotas de agua líquida, uno de los mayores desafíos consiste en explicar cómo esas partículas pasan de un tamaño mínimo a otro suficiente para caer en forma de lluvia. Los científicos llaman cuello de botella a esa etapa inicial.
Según el trabajo, las zonas de mayor concentración podrían ayudar a resolver ese punto al aumentar las posibilidades de colisión entre gotas, es decir, favorecer que se unan, crezcan y finalmente caigan como lluvia.
Para llegar a ese resultado, el equipo desarrolló CloudKite, una plataforma aérea sostenida por un helikite, un sistema que combina un globo con helio y diseñado para mantener estabilidad en vuelo, que atraviesa las nubes a baja velocidad.
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Esa condición permitió obtener mediciones mucho más precisas que las realizadas con aviones científicos, que suelen moverse demasiado rápido, o con drones, que tienen menos autonomía y pueden alterar el aire a su alrededor.
El sistema combina dos instrumentos ópticos con láseres y cámaras de alta velocidad. Uno permite reconstruir en tres dimensiones la posición y el tamaño de las gotas. El otro mide la turbulencia, es decir, los movimientos irregulares del aire dentro de la nube.
De ese modo, los investigadores pueden observar al mismo tiempo la microfísica, entendida como los procesos diminutos que definen el comportamiento de las gotas, y la dinámica del aire en escalas que van desde micrómetros hasta kilómetros.
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De acuerdo con la publicación, el dispositivo registra información 75 veces por segundo y se desplaza a unos 10 metros por segundo, equivalentes a 22 millas por hora. Esa combinación permite obtener datos cada 12 centímetros, una frecuencia que equivale a 250 veces más observaciones que en campañas aéreas anteriores. Gracias a ese nivel de detalle, el equipo pudo detectar variaciones internas que antes pasaban inadvertidas.
La primera autora del estudio, Birte Thiede, señaló que esos focos localizados podrían marcar los puntos donde se inicia la lluvia en este tipo de nubes. El trabajo los describe como hotspots, una palabra que alude a áreas pequeñas donde se concentran más gotas que en el resto del entorno.
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El investigador Mohsen Bagheri, jefe de grupo en el instituto y último autor del trabajo, explicó que el objetivo fue observar una nube cálida con un grado de detalle inusual. Esa escala de análisis busca mejorar la comprensión de un proceso básico de la atmósfera: el nacimiento de la lluvia.
La cuestión tiene un alcance mayor porque estas nubes son muy frecuentes en distintas regiones del planeta y participan de manera directa en el ciclo del agua. También influyen en el balance energético de la Tierra, que es la relación entre la energía solar que entra al planeta y la que vuelve al espacio.
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Una descripción más precisa de ese mecanismo puede aportar mejores herramientas para los modelos climáticos y los pronósticos meteorológicos. El equipo ya trabaja sobre la relación entre la turbulencia y estos focos de concentración, y anunció nuevas campañas con CloudKite en Amazonia, el mar Báltico y el norte de Finlandia para comprobar si el mismo patrón aparece en otros entornos.